CN104995340A - 单晶硅棒的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种根据CZ法提拉N区域单晶硅棒的单晶硅棒的制造方法,对来自N区域单晶硅棒的样本晶圆实施使氧析出物表面化的热处理,通过进行实施选择蚀刻测定EOSF密度的EOSF检查,和调查浅坑的发生图案的浅坑检查,在根据样本晶圆的缺陷区域的判定结果调整提拉条件,提拉下一个N区域单晶硅棒时,在所述缺陷区域的判定中,在N区域的情况下,也判定是Nv区域内或Ni区域内的哪个部分。由此,提供一种即使不良不发生,也能够根据样本晶圆的检查结果,调整根据CZ法的N区域单晶硅的提拉条件的制造方法。

Description

单晶硅棒的制造方法
技术领域
本发明涉及一种根据切克劳斯基单晶生长法(CZ法)的提拉单晶硅棒进行制造的方法,尤其涉及根据CZ法的提拉N区域单晶硅棒进行制造的方法。
背景技术
作为晶圆产品的品种,被称作无COP结晶的品种的使用变多。该无COP的区域(N区域)是不包含巨大位错群(I区域)、COP(V区域)、通过Cu沉积检测出的缺陷、以及OSF区域的部分。
作为其保证方法,可以列举在结晶检查工序中通过称为LEP的蚀刻进行的巨大位错群的确认,以及EOSF(Enhanced-OSF,增强-OSF)检查(参照专利文献1、专利文献2等),由此可以进行判定。
根据CZ法进行的N区域单晶硅棒的制造在将生长界面附近的温度梯度保持为面内一定的条件下,以某个生长速度制造时实现。在将生长界面附近的结晶温度梯度设为G,将结晶的生长速度(提拉速度)设为F时,F/G无论取面内的何处,都要求在成为N区域的范围内。在这样的范围窄,F或G超出期望的要求范围的情况下,不会成为N区域,作为产品不合格。
因此,该产品的制造余量窄,需要时刻监控是在V区域、OSF区域、N区域(Nv区域、Ni区域)、I区域的哪个缺陷区域进行制造,并根据需要调整(调谐)提拉条件。这是由于,基于使用的加热器或绝热材料等炉内部件老化,炉内温度分布随时间变化,因此该提拉条件的调整对于稳定地制造N区域结晶是不可缺少的。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第2936916号
专利文献2:日本专利公开2004-153083号公报
发明内容
(一)要解决的技术问题
以往,若产生巨大位错群(I区域),则提高N区域单晶硅棒的生长速度F,若因氧化热处理产生不良级别的缺陷(V区域、OSF区域),则降低生长速度F,通过该手法调整提拉条件。
然而,这样会存在如果不良不发生就不能调整提拉条件的问题。
本发明是鉴于上述问题而完成的,其目的在于提供一种即使不良不发生,也能够根据样本晶圆的检查结果,调整根据CZ法的N区域单晶硅的提拉条件的制造方法。
(二)技术方案
为了实现上述目的,本发明提供一种单晶硅棒的制造方法,其通过切克劳斯基单晶生长法控制提拉条件,提拉N区域单晶硅棒,其特征在于,对从所述提拉的N区域单晶硅棒切出的样本晶圆实施使氧析出物表面化的热处理,通过进行EOSF检查,即,实施选择蚀刻测定增强-OSF密度,并且进行浅坑检查,即,调查该EOSF检查后的样本晶圆的浅坑的发生图案,来判定所述样本晶圆的缺陷区域,在根据该判定结果调整所述提拉条件,提拉下一个N区域单晶硅棒时,在所述缺陷区域的判定中,在所述缺陷区域为N区域的情况下,也判定是Nv区域内的哪个部分,或者是Ni区域内的哪个部分,根据该判定结果调整所述提拉条件。
通过进行如上所述的EOSF检查,与只实施以往的OSF热处理(例如,在1100~1200℃下的1个阶段的氧化热处理)进行检查的情况相比,能够以高灵敏度检测OSF(增强-OSF),由此,能够更加适当地调整N区域单晶硅棒的提拉条件,能够高精度地制造N区域单晶硅棒。
此外,即使来自以规定提拉条件提拉的N区域单晶硅棒的样本晶圆在检查工序中判定为合格(即,即使通过检查判定为是N区域),在以同样的提拉条件提拉下一个N区域单晶硅棒,检查样本晶圆时,也有不合格的情况。这是因为,即使设定了应成为N区域的提拉条件,由于如上所述的炉内部件的老化等种种因素,因工艺的变动,导致向V区域或I区域偏离而被制造。即使在Nv区域内,却在与V区域的边界附近被提拉,或者即使在Ni区域内,却在与I区域的边界附近被提拉,在这样的条件的情况下可能发生上述问题。
由于以往将EOSF检查等仅用于判定是否合格,如果不产生不良级别的缺陷就不能适当地调整提拉条件,因此不能预测如上所述的缺陷区域的偏离,结果发生不良。
然而,如果是本发明的制造方法,即使是合格的N区域(Nv区域、Ni区域),也要判定是该区域内的哪个部分,根据该判定结果调整下一个提拉条件。因此,如果是本发明,与以往方法不同,能够预测如上所述的缺陷区域的偏离,即使不良不发生也能够适当地调整提拉条件。
例如,在样本晶圆中,在判定为是接近与V区域的边界的部分(Nv区域内V区域一侧的部分)或是接近与I区域的边界的部分(Ni区域内I区域一侧的部分)的情况下,能够适当地调整提拉条件,以防止在下面以相同条件提拉时发生工艺变动,发生预定外缺陷区域的偏离,而成为V区域或I区域。由此,能够更切实地制造N区域单晶硅棒,能够稳定地生产。
此时,作为所述使氧析出物表面化的热处理,可以以900~1050℃实施30~300分钟的第1级热处理,之后以1100~1200℃实施30~200分钟的第2级热处理。
通过这样进行2个阶段的热处理,能够强制地生成OSF,能够进行高精度的检查(EOSF检查)。
此外,在所述缺陷区域的判定中,可以事先调查好V区域以及N区域与增强-OSF密度间的关系,根据该关系和通过所述EOSF检查测定的增强-OSF密度,进行所述V区域以及所述N区域的判定。
这样,能够更加简便地进行V区域以及N区域的判定。
此外,在所述缺陷区域的判定中,根据通过所述浅坑检查调查出的浅坑的发生图案,能够判断出在I区域与N区域的边界形成的氧析出物形成区域的位置,进行所述I区域以及所述N区域的判定。
这样,能够更加简便地进行I区域以及N区域的判定。
此外,在调整所述提拉条件时,可以通过调整N区域单晶硅棒的提拉速度F、原料熔体液面与隔热部件下端间的距离D、加热原料的加热器的位置PH、容纳原料熔体的坩埚的位置PC中的一个以上来进行。
通过调整这些参数,能够进行V/G的调整,可以更加适当地调整N区域单晶硅的提拉条件。
此时,在所述缺陷区域的判定中,在判定为是Nv区域内V区域一侧的部分时,可以减小所述提拉速度F,或增大所述距离D,在判定为是Ni区域内I区域一侧的部分时,可以增大所述提拉速度F,或减小所述距离D。
这样,由于能够使缺陷区域在Nv区域内成为更加远离V区域的部分来进行提拉,或者使缺陷区域在Ni区域内成为更加远离I区域的部分来进行提拉,因此即使发生工艺变动,缺陷区域的偏离发生,也难以成为V区域或I区域。因此,能够更加切实地制造N区域单晶硅棒。
(三)有益效果
如上所述,根据本发明,即使不良不发生,也能够根据样本晶圆的检查结果来预测缺陷区域的偏离,调整提拉条件。并且能够以高精度制造N区域单晶硅棒。由此,能够稳定地制造N区域结晶,能够提高生成率、成品率。
附图说明
图1是表示本发明单晶硅的制造方法的一例的流程图。
图2是表示能够在本发明的制造方法中使用的CZ单晶提拉装置的一例的概要图。
图3是表示缺陷区域、EOSF检查结果、浅坑检查结果的关系的一例的说明图。
图4是表示提拉速度与缺陷区域间的关系的一例的说明图。
图5是表示距离D、加热器位置PH的调整与EOSF检查、浅坑检查的结果间的关系的一例的说明图(实施例2)。
具体实施方式
下面,作为实施方式的一例,参照附图对本发明进行详细说明,但本发明并不限定于此。
图2示出能够在本发明的单晶硅棒的制造方法中使用的CZ单晶提拉装置的一例。
图2所示的CZ单晶提拉装置1,在主腔室6内设置有容纳原料熔体2的坩埚4(这里,坩埚位置PC设为将主腔室底部作为基准的高度位置,但该基准没有特别限定)、用于加热并熔融多晶硅原料的加热器5(这里,加热器位置PH设为将主腔室底部作为基准的高度位置,但该基准没有特别限定)等。此外,在连接设置于该主腔室6上的提拉腔室7的上部,设置有提拉培育成的单晶的提拉机构(未图示)。
提拉线8从安装在提拉腔室7上部的提拉机构卷绕出,其前端安装有由籽晶保持器支承的籽晶9,将该籽晶9浸渍于原料熔体2中,通过提拉机构以提拉速度F卷绕提拉线8,由此在籽晶9的下方形成单晶棒10。
另外,坩埚4通过安装在CZ单晶提拉装置1下部的旋转驱动结构(未图示)被旋转升降自如的坩埚旋转轴17支承。
此外,在配设于坩埚4周围的加热器5的外侧设置有绝热部件11。
此外,在腔室6、7上设置有气体导入口12、气体导出口13,能够向腔室6、7内部导入并排出氩气等。
并且,气体整流筒14以包围提拉中的单晶棒10的方式从主腔室6的至少顶部向原料熔体液面3延伸。此外,为了遮挡原料熔体液面3的附近与气体整流筒14之间来自加热器5的辐射热,冷却单晶棒10,设置有隔热部件15。隔热部件15以其下端与原料熔体液面3留出距离D的方式设置。
此外,可以在主腔室6的水平方向外侧进一步设置磁场外加装置16,由此,能够对原料熔体2外加水平方向或者垂直方向等磁场,抑制原料熔体的对流,做成谋求单晶稳定生长的基于所谓MCZ法的CZ单晶提拉装置。
图1是表示本发明的单晶硅棒的制造方法的一例的流程图。如图1所示,由(工序1)样本晶圆的准备、(工序2)EOSF检查、(工序3)浅坑检查、(工序4)缺陷区域的判定(包括判定是Nv、Ni区域的哪个部分)、(工序5)提拉条件的调整、(工序6)N区域单晶硅棒的提拉构成。
(工序1:样本晶圆的准备)
将通过CZ法提拉而成的N区域单晶硅棒用例如线锯切成晶圆状。抽出其中一部分来准备样本晶圆。准备的样本晶圆的数量、取出位置没有特别限定,可以酌情决定。
(工序2:EOSF检查)
对样本晶圆进行EOSF检查。首先,实施使氧析出物表面化的热处理。只要是能够使增强-OSF(下面有时简称为EOSF)表面化的热处理即可,具体的热处理条件没有特别限定。
例如,可以以900~1050℃实施30~300分钟的第1级热处理,接着以1100~1200℃实施30~200分钟的第2级热处理。
热处理的气氛没有特别限定,第1级、第2级热处理都可以使用干氧(DryO2)或氧气中含有水蒸气的湿氧,但在第1级热处理中使用干氧因操作简便而优选,在第2级热处理中使用湿氧,由于相比于干氧OSF长度变长,之后通过光学显微镜进行观察变得容易,因此优选。热处理工序的升温速度、降温速度也没有特别限定,设定为2℃/分钟以上即可。
通过进行这种2个阶段的热处理,与以往的OSF热处理(例如1100~1200℃的1个阶段的氧化热处理)相比,能够更高灵敏度地检测出OSF。
之后,通过将热处理后的样本晶圆浸渍于稀氢氟酸中,来溶解去除在热处理中形成的氧化膜(SiO2)。然后,在浓度为49%的稀氢氟酸与浓度为0.15摩尔%的重铬酸钾水溶液的混合液,即射哥液(セコ液)【组成:HF100cc、K2Cr2O7水溶液(0.15摩尔%)500cc】中浸渍2~30分钟,对<100>面进行选择性蚀刻(射哥蚀刻(セコエッチング))。
最后,通过光学显微镜观察蚀刻面,测定EOSF密度(每单位面积大粒子直径OSF发生个数)。
(工序3:浅坑检查)
接着,在聚光下对已测定EOSF的样本晶圆进行目视观察,通过确认微小缺陷的图案进行浅坑检查。发生浅坑的部分的表面呈暗淡状态,将该部分作为有浅坑。
(工序4:缺陷区域的判定)
根据工序2的EOSF检查以及工序3的浅坑检查的结果判定样本晶圆的缺陷区域。另外,在判定的缺陷区域为N区域的情况下,进一步判定是在Nv区域内的哪个部分,或是在Ni区域内的哪个部分。
这里,使用图3来说明缺陷区域、EOSF检查结果、浅坑检查结果的关系。图3的左侧表示在从高速逐渐降低提拉速度使CZ单晶硅棒生长的情况下,提拉轴方向的结晶缺陷分布,图3的右侧表示从单晶棒的各个位置切出的晶圆的面内缺陷分布。
首先,关于EOSF检查结果,如图3所示,在V区域、OSF区域以非常高密度检测出EOSF。
此外,无COP区域(N区域)分类为空位(Vacancy)占优势的Nv区域和间隙硅(Interstitial Si)占优势的Ni区域。该Nv区域容易发生氧析出,在EOSF检查中以高密度产生缺陷。该值越大,越能确认是靠近V区域的N区域。即,即使在Nv区域内也是V区域一侧的部分。
此外,在从Nv区域到Ni区域的制造中,在该Nv区域和Ni区域混合存在的地方,EOSF的密度小。
如上所述,也进行是Nv区域内的哪个部分的判定。
另外,在Ni区域或I区域中没有检测出EOSF。
例如,关于EOSF密度,设定上限值,可以将样本晶圆的缺陷区域在超过该上限值非常高的情况下判定为V区域,在小于上限值且为上限值的1/2以上的情况下(高密度)判定为Nv区域,在小于上限值的1/2且大于0的情况下(低密度)判定为Nv区域和Ni区域混合存在,在等于0的情况下判定为Ni区域或者I区域。
图3示出超过上限值、上限值、高密度的例子。
另外,这些上限值等的判定基准当然可以酌情决定,没有特别限定。EOSF检查的缺陷密度是观察氧析出区域的检查,取决于氧浓度和缺陷级别。作为上限值,例如可以与专利文献2相同地进行设定(上限值Y(个/cm2)=1.3X2-10X,这里,X为初始氧浓度ppma(ASTM’79))。
另外,可以事先调查好V区域以及N区域(特别是Nv区域)与EOSF密度之间的关系。然后根据通过调查得到的关系(上限值等)和通过EOSF检查测定的EOSF密度,能够进行V区域以及Nv区域的判定。
此外,在浅坑的检查中,在V区域、Nv区域检测不到浅坑。在EOSF的热处理中从热处理炉受到少许杂质引起的自然污染,但通过该热处理,在V区域、Nv区域形成氧析出物,具有吸杂能力,因此在之后的浅坑检查中观察不到浅坑。
另一方面,在Ni区域发生浅坑,能够检测出其发生图案,因此,在Nv区域和Ni区域混合存在的情况下,浅坑呈环状发生。在图3所示的Nv区域和Ni区域混合存在的部分的例子中,在面内中心部以及外周部存在Nv区域,没有发生浅坑,在径向上,半径R的1/2附近存在Ni区域,浅坑呈环状发生。
此外,在整个面为Ni区域的情况下,整个面发生浅坑。
因此,即使在Ni区域内,也能够判定是如与Nv区域混合存在的Nv区域一侧的部分,还是非混合存在的I区域一侧的部分。
此外,在I区域与Ni区域的边界区域也存在氧析出物形成区域,但该氧析出物形成区域不能通过EOSF检查检测出,只能通过浅坑检查来检测。由于该氧析出物形成区域中检测不到浅坑,因此在检测出浅坑的Ni区域以及I区域之间呈环状(没有浅坑)被检测出。例如,在径向上,在半径R的1/2附近为浅坑呈环状未发生的状态。因此,根据浅坑的发生图案,判断氧析出物形成区域的位置,即使在Ni区域内也能够判断是否更靠近I区域。
如上所示,也进行是Ni区域内的哪个部分的判定。
(工序5:提拉条件的调整)
根据工序4中缺陷区域的判定结果,调整下一个提拉的N区域单晶硅的提拉条件。
为了提拉N区域单晶硅,控制(提拉速度F)/(结晶生长界面附近的温度梯度G)的值非常重要。这里,结晶生长界面附近的温度梯度G的调整,可以通过调整原料熔体与遮蔽部件下端间的距离D、加热器位置PH、坩埚位置PC等来进行。
作为调整方法的一例,在判定为是Nv区域内V区域一侧的部分时可以减小提拉速度F,或增大距离D。由此,能够使缺陷区域成为更加远离V区域的部分来进行提拉。即,能够防止由于如前所述的种种原因引起的工艺变动,导致培育的结晶向V区域偏离。
另外,在判定为是V区域的情况下也可以同样地进行调整,这种情况下增大调整幅度以从V区域向N区域偏离即可。
另一方面,在相反地判定为是Ni区域内I区域一侧的部分时可以增大提拉速度F,或者减小距离D。由此,能够使缺陷区域成为更加远离I区域的部分来进行提拉。即,能够防止由于工艺变动导致向I区域偏离。提拉速度与缺陷区域间的关系的一例示于图4。
另外,在判定为是I区域的情况下也可以同样地进行调整,这种情况下增大调整幅度以从I区域向N区域偏离即可。
通过这些方法,能够更加切实且稳定地提拉N区域单晶硅。
此外,还可以调整加热器位置PH、坩埚位置PC。即,如果相对地增高加热器位置PH,降低坩埚位置PC,能够得到与提高提拉速度同样的效果,相反,如果相对地降低加热器位置PH,提高坩埚位置PC,能够得到与降低提拉速度同样的效果。这些参数既可以单独调整,也可以根据其他单晶品质上的关系等,同时调整多个参数。
(工序6:N区域单晶硅棒的提拉)
向图2所示的CZ单晶提拉装置1的坩埚4内投入多晶原料,通过加热器5加热熔融得到原料熔体2。接着,将籽晶9浸渍于该原料熔体2后进行提拉,根据CZ法制造N区域单晶硅棒10。此时的具体提拉条件设为工序5中调整的提拉条件。
在以往的方法中,EOSF检查等仅用于判定是否合格,发生不良后才调整提拉条件,但在本发明中,发生不良的情况毋庸置言,即使在没有发生不良的情况下(N区域内),也判定是否是V区域或I区域的附近,即使发生工艺变动也能够调整提拉条件以免偏离到V区域或是I区域而成为不合格。因此,与以往的方法相比,能够切实地制造N区域单晶硅。
实施例
下面,示出实施例及比较例对本发明进行更加具体的说明,但本发明并不限定于此。
实施例1
实施图1所示的本发明的单晶硅棒的制造方法。
对来自根据CZ法的N区域单晶硅棒的多片样本晶圆进行EOSF检查以及浅坑检查来判定缺陷区域。然后基于该判定结果调整提拉条件,以更切实地在N区域进行提拉。进而,基于该调整过的提拉条件制造下一个N区域单晶硅棒。
另外,作为EOSF检查,首先,以干氧下、900℃进行60分钟的第1级热处理,接着,以湿氧下、1200℃进行100分钟的第2级热处理。
并且,去除表面的氧化膜后,在浓度为49%的稀氢氟酸与浓度为0.15摩尔%的重铬酸钾水溶液的混合液,即射哥液【组成:HF100cc、K2Cr2O7水溶液(0.15摩尔%)50cc】中浸渍10分钟,对<100>面进行选择性蚀刻,通过光学显微镜观察蚀刻面,测定EOSF密度。
此外,作为浅坑检查,在聚光下对已测定EOSF的样本晶圆进行目视观察,通过确认微小缺陷的图案来调查浅坑的发生图案。
在缺陷区域的判定中,将EOSF密度的上限值(V区域与N区域间的边界)如专利文件2地设定为1.3X2-10X(个/cm2)(这里,X为初始氧浓度ppma(ASTM’79))。
并且,即使判定为N区域,为合格品的情况下,也判定是该N区域的哪个部分,相应地调整提拉条件。
如上所述,在EOSF值接近由氧导出的上限值的情况下,即使是无COP的Nv区域,是靠近V区域的部分,在下一个单晶棒的制造中也有可能因工艺变动而向V区域偏离。并且,在没有EOSF,在整个面检测出浅坑的情况下,即使是无COP的Ni区域,是比较靠近I区域的部分,该情况在下一个单晶棒的制造中也有可能因工艺变动而向I区域偏离。因此,即使是Nv区域、Ni区域也调整提拉速度。
并且,V区域的情况为不合格,降低提拉速度。包含连浅坑也未在无COP区域发生的特殊图案(I区域与Ni区域的边界存在的氧析出物形成区域)的情况为不合格,提高提拉速度。
将EOSF检查结果和浅坑检查结果、缺陷区域的判定以及提拉条件的调整方法(在这里是提拉速度的调整)示于表1。
将晶圆面内OSF出现的速度设为F1,将LEP出现或检测出上述特殊的浅坑图案的速度设为F2,将F1-F2设为F0。并且,将成为合格与否的判定基准的EOSF密度(上限值)设为EOSF1
另外,作为参照,将如后述的比较例1的OSF检查(以1100~1200℃进行氧化处理,呈环状发生缺陷)结果、LEP检查(通过用射哥液或者日本专利公开2003-209150号公报的药液(蚀刻液中氢氟酸、硝酸、醋酸和水的容量比为(400):(2~4):(10~50):(80),且碘或碘化物在蚀刻液的每升总液量中含有0.03g以上)进行选择蚀刻观察到的缺陷)结果也一并表示。
表1
实施例2
与实施例1同样地进行提拉速度的调整,同时,根据EOSF检查、浅坑检查的结果调整面内分布,使用于在N区域提拉的余量达到最优,来制造N区域单晶硅棒。
作为调整方法,如图5所示,在中心部发生EOSF缺陷,或者周边部发生浅坑的情况下,增大距离D,或提高加热器位置PH。并且,在与此相反的情况下,进行相反的调整。
关于变更值,距离D以5%的比例进行调整,发热位置的情况以熔体深度的10%为限度。
另外,这里虽进行了如上所述的设定,但该图案来源于制造方法,因此在提拉速度与结晶缺陷出现的图案不同的情况下,必须设定与其相适应的判定基准。
比较例1
对来自根据CZ法的N区域单晶硅棒的多片样本晶圆进行LEP检查、OSF检查、Cu沉积检查来判定是否合格。
另外,LEP是通过用射哥液或者日本专利公开2003-209150号公报的药液(蚀刻液中氢氟酸、硝酸、醋酸和水的容量比为(400):(2~4):(10~50):(80),且碘或碘化物在蚀刻液的每升总液量中含有0.03g以上)进行选择蚀刻观察到的缺陷,在确认到缺陷的情况下,成为不合格。
OSF在以1100~1200℃进行氧化处理时观察到环状缺陷的情况下,成为不合格。
此外,Cu沉积是通过将带有氧化膜的晶圆在含有Cu离子的溶液中外加电压,在结晶缺陷部分使铜析出来观察缺陷的方法,在确认到环状缺陷的情况下,作为不合格(参照日本专利公开2002-201093号公报)。
之后,将合格与否的结果反馈给提拉条件,制造下一个N区域单晶硅棒。
另外,在LEP不良的情况下,将提拉速度仅增加余量的1/2,在OSF不良以及Cu沉积不良的情况下,将提拉速度仅降低余量的1/2。
比较例2
对来自根据CZ法的N区域单晶硅棒的多片样本晶圆进行与实施例1相同的EOSF检查、与比较例1相同的LEP检查来判定是否合格。
在EOSF上限以及LEP不合格发生时调整提拉速度。
另外,在LEP不良的情况下,将提拉速度仅增加余量的1/2,在超过EOSF上限的情况下,仅降低余量的1/2。
将该些实施例1、2、比较例1、2中提拉而成的N区域单晶硅棒的缺陷的合格率示于表2。合格率表示没有发生不良的结晶数量相对于制造出的结晶数量的比例。
表2
比较例1 比较例2 实施例1 实施例2
缺陷的合格率 50% 80% 90% 98%
与根据以往的方法进行的比较例1、2相比,实施本发明的实施例1、进而实施例2的数值格外高,可知能够切实地制造N区域单晶硅棒。根据本发明,能够比以往更稳定地制造N区域单晶硅棒,能够减少品质不良的数量。因此,能够实现成品率的提高、制造成本的降低。
另外,本发明并不限定于上述实施方式。上述实施方式为例示,具有与本发明的权利要求书所述的技术思想实质性相同的结构,并发挥同样的作用效果的所有方式,均包含在本发明的技术范围内。
例如,在实施例1中,对样本晶圆中不仅包含N区域,也包含如V区域或I区域的不良发生的部分的情况进行了例示,但本发明即使不发生这种不良,也能够根据EOSF密度或浅坑的发生图案,将提拉条件调整为更适当的数值,更切实地制造N区域单晶硅棒。

Claims (6)

1.一种单晶硅棒的制造方法,其通过切克劳斯基单晶生长法控制提拉条件,提拉N区域单晶硅棒,其特征在于,
对从所述提拉的N区域单晶硅棒切出的样本晶圆实施使氧析出物表面化的热处理,通过进行EOSF检查,即,实施选择蚀刻测定增强-OSF密度,并且进行浅坑检查,即,调查该EOSF检查后的样本晶圆的浅坑的发生图案,
来判定所述样本晶圆的缺陷区域,在根据该判定结果调整所述提拉条件,提拉下一个N区域单晶硅棒时,
在所述缺陷区域的判定中,在所述缺陷区域为N区域的情况下,也判定是Nv区域内的哪个部分,或者是Ni区域内的哪个部分,根据该判定结果调整所述提拉条件。
2.根据权利要求1所述的单晶硅棒的制造方法,其特征在于,作为所述使氧析出物表面化的热处理,以900~1050℃实施30~300分钟的第1级热处理,之后以1100~1200℃实施30~200分钟的第2级热处理。
3.根据权利要求1或2所述的单晶硅棒的制造方法,其特征在于,在所述缺陷区域的判定中,
事先调查好V区域以及N区域与增强-OSF密度间的关系,根据该关系和通过所述EOSF检查测定出的增强-OSF密度,进行所述V区域以及所述N区域的判定。
4.根据权利要求1至3的任一项所述的单晶硅棒的制造方法,其特征在于,在所述缺陷区域的判定中,
根据通过所述浅坑检查调查出的浅坑的发生图案,判断在I区域与N区域的边界形成的氧析出物形成区域的位置,进行所述I区域以及所述N区域的判定。
5.根据权利要求1至4的任一项所述的单晶硅棒的制造方法,其特征在于,在调整所述提拉条件时,通过调整N区域单晶硅棒的提拉速度(F)、原料熔体液面与隔热部件下端间的距离(D)、加热原料的加热器位置(PH)、容纳原料熔体的坩埚位置(PC)中的一个以上来进行。
6.根据权利要求5所述的单晶硅棒的制造方法,其特征在于,在所述缺陷区域的判定中,在判定为是Nv区域内V区域一侧的部分时,减小所述提拉速度(F),或者增大所述距离(D),在判定为是Ni区域内I区域一侧的部分时,增大所述提拉速度(F),或者减小所述距离(D)。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108140593A (zh) * 2015-11-17 2018-06-08 信越半导体株式会社 缺陷区域的判定方法
CN110223929A (zh) * 2019-05-07 2019-09-10 徐州鑫晶半导体科技有限公司 确定晶圆缺陷来源的方法
CN111601916A (zh) * 2017-10-31 2020-08-28 胜高股份有限公司 硅块的品质判定方法、硅块的品质判定程序及单晶硅的制造方法
CN113417010A (zh) * 2021-08-23 2021-09-21 杭州盾源聚芯半导体科技有限公司 一种多晶硅棒材料的高洁净度退火方法
CN113897671A (zh) * 2021-09-30 2022-01-07 西安奕斯伟材料科技有限公司 一种氮掺杂单晶硅棒的制备方法及氮掺杂单晶硅棒

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6025070B2 (ja) * 2014-02-19 2016-11-16 信越半導体株式会社 シリコン単結晶の品質評価方法
JP6471710B2 (ja) * 2016-02-24 2019-02-20 信越半導体株式会社 単結晶ウェーハの評価方法
JP6627800B2 (ja) 2017-02-21 2020-01-08 信越半導体株式会社 シリコン単結晶ウエハの欠陥領域判定方法
JP7188299B2 (ja) * 2019-07-02 2022-12-13 信越半導体株式会社 炭素ドープシリコン単結晶ウェーハ及びその製造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1406292A (zh) * 2000-12-28 2003-03-26 信越半导体株式会社 单晶硅晶片及单晶硅的制造方法
JP2004153083A (ja) * 2002-10-31 2004-05-27 Shin Etsu Handotai Co Ltd シリコンウエーハの評価方法及びsoiウエーハの製造方法
CN101360852A (zh) * 2006-01-17 2009-02-04 信越半导体股份有限公司 单晶硅晶片的制造方法
CN101479411A (zh) * 2006-06-26 2009-07-08 信越半导体股份有限公司 单晶硅的制造系统及使用该系统的单晶硅的制造方法
JP2011068531A (ja) * 2009-09-28 2011-04-07 Sumco Corp シリコン単結晶の引上げ方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2936916B2 (ja) 1992-09-10 1999-08-23 信越半導体株式会社 シリコン単結晶の品質評価方法
JP3651440B2 (ja) 2002-01-16 2005-05-25 信越半導体株式会社 シリコンウェーハの評価方法及びそのエッチング液
US7014704B2 (en) * 2003-06-06 2006-03-21 Sumitomo Mitsubishi Silicon Corporation Method for growing silicon single crystal
JP4193610B2 (ja) * 2003-06-27 2008-12-10 信越半導体株式会社 単結晶の製造方法
JP5204415B2 (ja) * 2006-03-03 2013-06-05 国立大学法人 新潟大学 CZ法によるSi単結晶インゴットの製造方法
WO2007100158A1 (ja) * 2006-03-03 2007-09-07 Niigata University CZ法によるSi単結晶インゴットの製造方法
JP2008222505A (ja) 2007-03-14 2008-09-25 Shin Etsu Handotai Co Ltd シリコン単結晶ウエーハの評価方法およびシリコン単結晶の製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1406292A (zh) * 2000-12-28 2003-03-26 信越半导体株式会社 单晶硅晶片及单晶硅的制造方法
JP2004153083A (ja) * 2002-10-31 2004-05-27 Shin Etsu Handotai Co Ltd シリコンウエーハの評価方法及びsoiウエーハの製造方法
CN101360852A (zh) * 2006-01-17 2009-02-04 信越半导体股份有限公司 单晶硅晶片的制造方法
CN101479411A (zh) * 2006-06-26 2009-07-08 信越半导体股份有限公司 单晶硅的制造系统及使用该系统的单晶硅的制造方法
JP2011068531A (ja) * 2009-09-28 2011-04-07 Sumco Corp シリコン単結晶の引上げ方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108140593A (zh) * 2015-11-17 2018-06-08 信越半导体株式会社 缺陷区域的判定方法
CN108140593B (zh) * 2015-11-17 2022-03-22 信越半导体株式会社 缺陷区域的判定方法
CN111601916A (zh) * 2017-10-31 2020-08-28 胜高股份有限公司 硅块的品质判定方法、硅块的品质判定程序及单晶硅的制造方法
CN110223929A (zh) * 2019-05-07 2019-09-10 徐州鑫晶半导体科技有限公司 确定晶圆缺陷来源的方法
CN113417010A (zh) * 2021-08-23 2021-09-21 杭州盾源聚芯半导体科技有限公司 一种多晶硅棒材料的高洁净度退火方法
CN113897671A (zh) * 2021-09-30 2022-01-07 西安奕斯伟材料科技有限公司 一种氮掺杂单晶硅棒的制备方法及氮掺杂单晶硅棒

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